飛行器實時仿真算法研究本科畢業(yè)論文(更新版)

　　

【正文】 . 6 向量結(jié)構(gòu)體 ................................................................................... 6 向量類的構(gòu)架 ............................................................................... 7 GneVector 接口 ............................................................................. 8 ConstVectorView 接口 ................................................................. 9 AlmostVector 接口 .................................................................... 10 Vector 接口 ................................................................................. 10 VectorView 接口 ......................................................................... 11 補充說明 .................................................................................... 12 矩陣 ........................................................................................................ 13 矩陣結(jié)構(gòu)體 ................................................................................. 14 矩陣類的構(gòu)架 ............................................................................. 14 本科畢業(yè)設(shè)計論文 II 接口 ............................................................................................. 15 隨機數(shù) .................................................................................................... 15 隨機數(shù)類的構(gòu)架 ......................................................................... 16 使用示例 ..................................................................................... 18 性能分析 ..................................................................................... 18 插值 ........................................................................................................ 21 插值基類的構(gòu)架 ......................................................................... 21 線性插值 ..................................................................................... 24 拉格朗日插值 ............................................................................. 25 三次樣條插值 ............................................................................. 26 插值接口 ..................................................................................... 26 第 4 章 實時環(huán)境測試 ................................................................................................ 29 測試環(huán)境 ................................................................................................ 29 測試算例 1............................................................................................. 29 測試算例 2............................................................................................. 30 第 5 章 結(jié)論 ................................................................................................................ 31 致 謝 .......................................................................................................................... 32 參考文獻 ...................................................................................................................... 33 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) .............................................................................................................. 34 附 錄 .......................................................................................................................... 35 本科畢業(yè)設(shè)計論文 III 摘 要 本文研究的主要內(nèi)容是飛行器實時仿真算法，包括向量、矩陣、隨機數(shù)、插值、微分方程的初值問題。multidimension interpolation 本科畢業(yè)設(shè)計論文 1 第 1 章 前 言 實時飛行仿真算法開發(fā)目的和意義 ，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的獨立科研能力，熟悉并掌握從事科學(xué)研究的一般方法和基本技能。GSL 一個非常全面的數(shù)值計算庫，使用 C 語言編寫 ， 提供了很多 API 接口供用戶或者其他語言調(diào)用。并且向量中的元素在內(nèi)存中所占的空間的大小是相同的。 7. 支持 C++輸入和輸出，即需重載 和 操作符。 4. 需提供最大值，最小值，平均值，求和等函數(shù)。 4. 可以返回區(qū)間 [0,n1]中的整數(shù)， n 由用戶提供。 3．不同插值方法的插值接口統(tǒng)一。 include 目錄中為工程中使用到的頭文件，可以和 build 目錄一起交付給用戶使用。 向量 GSL 提供的向量類型使用起來非常麻煩，由于是對 C 語言中的數(shù)組進行包裝，所以用戶時刻都要注意內(nèi)存的變化，花費大量精力減少內(nèi)存泄露 ,并且每種數(shù)據(jù)類型都有不同的函數(shù)版本，且不支持用戶自定義類型，所以我決定使用 GSL的算法，重寫構(gòu)架向量類，并且給出 C++的接口，支持多種類型，包括未知的用戶自定義類型，盡量減少用戶對程序本身的維護工作量，使用戶能專注于算法本身。可是新問題又出現(xiàn)了，由于 private 繼承方式會把所有的函數(shù)都繼承為私有函數(shù)，包括構(gòu)造函數(shù)，派生類對象無法轉(zhuǎn)換為基類對象，當然 C++的多態(tài)特性也就無法發(fā)揮了。 //構(gòu)造一個視圖對象，其指向的對象可變，指向 vec 的所有元素。從上面的構(gòu)架圖中可知， GneVector 類為最底層 基類 , 應(yīng)該具有最通用的方法和數(shù)據(jù)。} size_t stride() const { return getSlice().stride() 。 public: //重寫基類的虛函數(shù) virtual const sliceamp。 s)。 val() = 0。 public: //重寫基類的虛函數(shù) virtual const sliceamp。 s)。 VectorView 接口 template typename T class VectorView : public AlmostVectorT //可變視圖 { private: valarrayT* pVectorData_。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 12 .................... virtual valarrayTamp。 所以輸出可以放到 GneVector 底層基類中，作為所有派生類的共有函數(shù)。 operator ( std::istream amp。 Vectordouble v(var, 5)。 //或者 v 1 。 矩陣結(jié)構(gòu)體 根據(jù)上一節(jié)中向量類的分析可知， valarray 是個非常方便好用的標準模板，所以這里也使用它作為我們的向量結(jié)構(gòu)體。 mslice 類保存 4 條信息： 1． startRow_，起始行。 滿足理論上的隨機是很難的，但我們也可以接受那些具有長周期，低的序列相關(guān)性的算法。 隨機數(shù)類的構(gòu)架 類名為 CRandom，首先分析 GSL 提供的隨機數(shù)算法里的共有屬性，所有的算法都有種子的設(shè)置，最大值， 最小值，當前的狀態(tài)量，算法名稱，當然最重要的是有返回介于最大值和最小值之間隨機數(shù)的方法。 /*返回當前算法所能產(chǎn)生的最大隨機數(shù) */ unsigned long int Max()。 靜態(tài)變量的初始化需要 類的靜態(tài)函數(shù) static TypeArray TypeInit() { CRandom::TypeArray res。 } 本科畢業(yè)設(shè)計論文 18 /*省略部分代碼 */ rng_type = type_stack[type]。 //[min,max]區(qū)間的整數(shù) printf (%.5f %d , u, int_rand)。還有些函數(shù)，雖然有明確的 解析表達式，但卻過于復(fù)雜而不便于進行理論分析和數(shù)值計算，同樣希望構(gòu)造一個既能反映函數(shù)的特性又便于計算的簡單函數(shù)，近似代替原來的很函數(shù)。仔細分析會發(fā)現(xiàn)所有的插值算法去除插值本身外，剩下的無外乎就是對輸入的待插點在插值表中的位置的確定算法了。 圖 38 二分法搜索 如上圖所示，確定 50 在有序序列 ]63,0[ 中的位置只需要 7 步?？紤]在二分法的基礎(chǔ)上加入相關(guān)性搜索算法。 至此，插值基類的接口和實現(xiàn)即可編碼實現(xiàn)，接口大致如下： class CBaseInterp { public: typedef struct { bool cor。/存放因變量 ............... public: CBaseInterp(interp_tableamp。 //用戶接口 double Interp(const double* x, const size_tamp。下圖中是原函數(shù)和插值函數(shù)的圖像對比。 virtual ~CPolyLagrangeInterp()。一維插值公式如下： 39。 上面提到的 interp_table 是我設(shè)計一個插值數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)體，其中包含有插值類需要使用的信息，具體如下： struct interp_table { ....................... //插值維數(shù) size_t dimension。 /*如果 method 為 LAGRANGE 插值，則需對此項賦值，多項式階數(shù)， 否則不用賦值 */ size_t order。 4. RTX 提供了最高的可靠性。 ()。具代代碼不再列出，下面給出測試結(jié)果 ，單位 次 /s。插值算法中使用線性插值處理了外插情況